Space4Wind
Oberflächenrauigkeit aus Erdbeobachtungen zur Verbesserung der Standortbewertung für Windenergieanlagen
Im Rahmen des zweijährigen Forschungsprojekts Space4Wind wurde eine vollautomatische Methode zur präzisen Vorhersage von Windgeschwindigkeiten in komplexem Gelände entwickelt. Die Genauigkeit des Modells ist vergleichbar mit Windmessmasten, sowohl für kleine Windkraftanlagen als auch für große Windenergieanlagen. Space4Wind bietet nicht nur eine vergleichbare Genauigkeit wie Langzeitmessungen, sondern liefert auch Daten im dreidimensionalen Raum, in allen relevanten Höhen und innerhalb eines Radius von 1 km.
Die Ergebnisse von Space4Wind liegen aktuell innerhalb von 5 bis 15 Arbeitstagen vor – ein Bruchteil der Zeit, die für Windmesskampagnen benötigt wird, bei gleichzeitig deutlich geringeren Kosten. All dies wurde durch den Einsatz einer komplexen Datenpipeline erreicht, welche Satellitendaten, globale Zirkulationsmodelle, maßgeschneiderte und automatisierte 3D-Geometriegenerierung sowie CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) integriert.
Ergebnisse
Es zeigte sich, dass die Kartierung der Oberflächenrauigkeit allein die bodennahen Windgeschwindigkeiten in komplexem Gelände oder in der Nähe von Vegetationszonen nicht genau genug modelliert. Wälder wurden daher im CFD-Modell dreidimensional aufgelöst, um konsistente Ergebnisse sowohl in Bodennähe als auch in den für große Windkraftanlagen typischen Nabenhöhen zu erzielen. Transiente, wirbelaufgelöste CFD-Modelle liefern optimale Ergebnisse im komplexen Gelände und sind angesichts der hohen Qualitätsanforderungen der Windindustrie auch wirtschaftlich geworden. Für komplexe Standorte in Gebirgsregionen sind keine ausreichend genauen Ersatzmodelle bekannt, etwa RANS- oder linearisierte Navier-Stokes-Modelle. Die in Space4Wind verwendeten CFD-Modelle und Methoden liefern bei physikalisch korrekten Eingangsbedingungen präzise Ergebnisse.
Die dynamische Skalierung globaler Zirkulationsmodelldaten ermöglichte es, realistische Windgeschwindigkeiten und eine sektorweise Frequenzgewichtung zu erzeugen, um die Simulationsergebnisse im komplexen Gelände zu korrigieren. Zwei hochauflösende Validierungsläufe für die Teststandorte Handalm und Lichtenegg lieferten Ergebnisse innerhalb eines akzeptablen Fehlerbereichs für Anwendungen in der Windkraft, bei der Standortbewertung und dem Investitionsrisikomanagement.
Links:
Sie sehen gerade einen Platzhalterinhalt von YouTube. Um auf den eigentlichen Inhalt zuzugreifen, klicken Sie auf die Schaltfläche unten. Bitte beachten Sie, dass dabei Daten an Drittanbieter weitergegeben werden.
